姚勇 教授 博士 研究领域: 天然气化工,储能,新材料,新能源,石油炼制,石油化工,精细化工,生物医药 研究方向: 超分子化学、生物化学 所在单位: 南通大学

基本信息

所在单位:
南通大学
单位类型:
高等院校
职称:
教授
最高学历:
博士
教育经历:
2004 年 9 月—2008 年 6 月,扬州大学,化学化工学院,学士
2008 年 9 月—2011 年 6 月,扬州大学,化学化工学院,硕士
2011 年 9 月—2015 年 3 月,浙江大学,化学系,博士
工作经历:
2015 年 10 月—2017 年 10 月, 犹他大学,化学系,博士后,合作导师:Peter. J. Stang 教授
2017 年 11 月—至今, 南通大学,化学化工学院,教授、江苏特聘教授
专家介绍:
近年来,申请人的研究工作主要围绕“生物医用大环芳烃超分子材料”这一研究主题,在有机合成化学、超分子化学、化学生物学、肿瘤诊疗学等领域开展多学科交叉研究,致力于开发应用于生物医药领域的新型大环芳烃超分子自组装材料,包括新型大环芳烃的制备及其自组装研究、生物活性分子的超灵敏检测、肿瘤的诊疗一体化和多模式协同治疗等。这些工作都针对目前药物递送过程普遍存在的易脱靶泄漏、非特异性激活、诊疗有效性低、易受干扰等关键科学问题和技术难点,通过制备强键合大环芳烃主体,确定主体结构和最终自组装超分子材料形貌的关系,提高生物活性物质检测的灵敏度、药物递送的精准性和肿瘤治疗的效率,这不仅顺应学科发展的趋势,而且符合国家重大需求,为癌症等重大疾病的检测和治疗提供了新的思路。

1. 新型大环芳烃的制备及其多级自组装研究

生物医用超分子材料是指两个或者两个以上的化学物种通过分子间弱相互作用力形成的具有生物医药功能的材料。典型的如Bridion(布瑞亭)是一种大环主体环糊精结合罗库溴铵,可实现逆转麻醉毒性,此药物在2020年销售额达到20亿美元。另外,大环苯并冠醚和葡萄糖之间的选择性识别,可以用来快速检测血糖浓度,该专利2018年转让费达到8亿美元。但由于生理环境复杂,干扰物众多,同时生物活性物质结构和种类多样,因此,设计合成新型主体大环芳烃以实现对生物活性物质的高效识别是构筑生物医用超分子材料的关键问题。基于此,申请人首次成功制备了大环主体两亲性柱芳烃,此类柱芳烃以氨基酰胺或氨基酰肼单元为亲水头,烷基链为疏水尾,中间通过柱芳烃刚性骨架相连。通过研究不同亲水基团,不同疏水链的长度等对此类柱芳烃最终自组装材料形貌的影响,确定分子结构和材料形貌的关系,为制备形貌可控的超分子材料提供理论基础,该项研究成果发表于J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 1134。此外,在2018年,申请人课题组设计合成了一种Gemini型两亲柱芳烃,在研究这类大环主体和不同种类的客体络合的基础上发现这类柱芳烃能够和ATP有效络合,并且ATP还能够诱导柱芳烃在水中从囊泡结构转变成纳米管结构,相关研究发表于Chem. Commun., 2018, 54, 13006。进一步,申请人和合作者研究了两亲杯芳烃和两种结构类似的生物活性分子叶黄素/胡萝卜素之间的络合性质,发现叶黄素和胡萝卜素与两亲杯芳烃络合时分别络合在其亲水头和疏水尾,从而导致主客体络合物最终自组装形成的超分子材料形貌迥异。相关研究发表于J. Am. Chem. Soc., 2020, 142, 20583,该项研究进一步明确了除修饰基团、亲疏水比例、客体种类外,主客体络合方式和位点也是影响制备超分子自组装材料的重要因素,为后期设计合成新型大环主体化合物提供了一种新的思路。

2. 荧光调控/细胞成像

荧光成像技术具有高灵敏度、响应时间短、操作简单、成本低廉等优点,在化学生物学、临床诊断学等领域均有重要的意义。但传统的荧光成像技术对特异性的疾病标志物的选择性较差,基于此,结合大环芳烃独特的主客体性质,发展具有可调控空腔的大环芳烃荧光成像技术对于特定疾病的早期诊断具有重大的意义。申请人和合作者首先通过Pt(II)金属配位合成一系列修饰不同基团的荧光有机金属笼,通过调控取代基的供给电子能力、体系的极性、温度、pH、客体分子等因素来调控这类超分子主体的荧光发射情况,实现了这类主体大环的可控发光,为后期选择性荧光成像提供理论依据,相关研究成果发表于J. Am. Chem. Soc., 2018, 140, 12819。此外,申请人课题组还制备了一种新型的柱芳烃[1]轮烷,这种结构能够特异性的和锌离子络合使得体系荧光增强,从而具有潜在的检测体内或者环境中的锌离子的作用(Chem. Commun., 2022, 58, 8978)。

3. 生物活性分子的超灵敏检测

生物活性小分子的检测对于癌症等重大疾病的早期诊断、监测、预后起着重要的作用。但是,在疾病发生早期,这些标志物的含量往往很低,这也使得检测的难度增加。基于大环芳烃的超分子材料,有效的利用大环空腔和待检测物之间的主客体作用力,将待检测物“抓”到材料表面,实现先富集,再检测,大大提高了检测的灵敏性。申请人课题组制备了一种水溶性柱芳烃修饰的金纳米粒子和BiOBr杂化的超分子材料(Au@WP5/BiOBr)。Au@WP5/BiOBr异质结利用多巴胺 (DA) 作为电子供体,在光照下可以促进DA的氧化还原,通过添加不同浓度的牛血红蛋白(BHb),由于 BHb 分子的−COOH 与 DA 的 -NH2 形成氢键,从而降低 DA 的光电信号,实现对 BHb 超灵敏检测,相关研究发表于 J. Colloid Interf. Sci., 2022, 620, 187。此外,申请人课题组还制备了Au@WP5/PANI-BiOBr异质结,利用AuNPs的LSPR效应和WP5与AA之间的主客体络合,BiOBr产生的光生空穴的氧化性,以及聚苯胺(PANI)空心管的快速电子转移能力,达到对癌胚抗原的超灵敏光电化学检测,相关研究成果发表于Biosens. Bioelectron., 2022, 208, 114220。

4. 肿瘤的多模式治疗

传统肿瘤治疗往往具有稳定性差、靶向性差、毒副作用大以及产生抗药耐药性等问题,鉴于此,大环超分子自组装材料由于其具备可调控空腔和可逆的分子间作用力,能够根据肿瘤组织微环境响应性释放药物,实现精准、多模式协同治疗。申请人及其合作者通过Pt(II)与不同功能小分子(例如具有光动力活性的卟啉类化合物、具有聚集诱导发光性质的四苯乙烯类化合物等)配位构筑多种功能性金属大环,这些大环进一步超分子自组装形成纳米材料,可实现肿瘤细胞成像、药物/光动力/光热协同治疗,极大地提高了治疗效果(J. Am. Chem. Soc., 2013, 135, 10310;Chem. Commun., 2018, 54, 8068)。

科研能力

研究领域:
天然气化工,储能,新材料,新能源,石油炼制,石油化工,精细化工,生物医药
研究方向:
超分子化学、生物化学
英文标签:
Self-assembly;NMR;Structure;Host-guest Interactions;Pillar[5]arene;Supramolecular Chemistry;Pillararenes;Membrane Protein;Membrane Proteins;Nanodisc
论文著作:
1. An Amphiphilic Pillar[5]arene: Synthesis, Controllable Self-Assembly in Water, and Application in Calcein Release and TNT Adsorption.
Yong Yao; Min Xue; Jianzhuang Chen; Mingming Zhang; Feihe Huang
Journal of the American Chemical Society, 2012

2. A Supramolecular Cross-Linked Conjugated Polymer Network for Multiple Fluorescent Sensing.
Xiaofan Ji; Yong Yao; Jinying Li; Xuzhou Yan; Feihe Huang
Journal of the American Chemical Society, 2012

3. A Sugar-Functionalized Amphiphilic Pillar[5]Arene: Synthesis, Self-Assembly In Water, And Application In Bacterial Cell Agglutination (Vol 135, Pg 10310, 2013)
Guocan Yu; Yingjie Ma; Chengyou Han; Yong Yao; Guping Tang; Zhengwei Mao; Changyou Gao; Feihe Huang
JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY, 2013

4. Antitumor Activity of a Unique Polymer That Incorporates a Fluorescent Self-Assembled Metallacycle.
Guocan Yu; Mingming Zhang; Manik Lal Saha; Zhengwei Mao; Jin Chen; Yong Yao; Zijian Zhou; Yijing Liu; Changyou Gao; Feihe Huang; Xiaoyuan Chen; Peter J. Stang
JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY, 2017

5. Macrocyclic Amphiphiles.
Kecheng Jie; Yujuan Zhou; Yong Yao; Feihe Huang
CHEMICAL SOCIETY REVIEWS, 2015

6. A New Water-Soluble Pillar[5]arene: Synthesis and Application in the Preparation of Gold Nanoparticles.
Yong Yao; Min Xue; Xiaodong Chi; Yingjie Ma; Jiuming He; Zeper Abliz; Feihe Huang
Chemical Communications, 2012

7. Per-Hydroxylated Pillar[6]Arene: Synthesis, X-Ray Crystal Structure, and Host-Guest Complexation
Yingjie Ma; Xiaodong Chi; Xuzhou Yan; Jiyong Liu; Yong Yao; Weixiang Chen; Feihe Huang; Jun-Li Hou
Organic Letters, 2012

8. Co2-Responsive Pillar[5]Arene-Based Molecular Recognition in Water: Establishment and Application in Gas-Controlled Self-Assembly and Release
Kecheng Jie; Yujuan Zhou; Yong Yao; Bingbing Shi; Feihe Huang
JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY, 2015

9. Gold Nanoparticles Stabilized by an Amphiphilic Pillar[5]arene: Preparation, Self-Assembly into Composite Microtubes in Water and Application in Green Catalysis
Yong Yao; Min Xue; Zibin Zhang; Mingming Zhang; Yong Wang; Feihe Huang
Chemical Science, 2013
发明专利:
1. 功能化金银纳米合金线复合光电材料及其制备方法与应用
南通大学
王锦; 郭旭; 陈婷婷; 姚勇; 周棋香; 舒展
公开日期: 2024-11-29 申请日期: 2024-08-13 公开号: CN119044273A

2. 一种Au@WP6修饰的复合材料及其制备方法与应用
南通大学
王锦; 郭旭; 蔡燕; 姚勇; 周棋香; 舒展
公开日期: 2024-11-26 申请日期: 2024-08-13 公开号: CN119023951A

3. 一种柱芳烃/卟啉金属大环及其应用
南通大学
姚勇; 周磊; 汪洋; 蔡燕; 陈婷婷
公开日期: 2024-06-25 申请日期: 2024-03-28 公开号: CN118239987A

4. 磁性纳米粒子/柱芳烃共价有机框架核壳材料及其应用
南通大学
姚勇; 戴煜; 汪洋; 张越; 余文强; 白裔巧; 孟宇佳; 陈飞宇; 钱宜晗; 高韵涵
公开日期: 2024-06-07 申请日期: 2024-02-23 公开号: CN118142496A

5. 一种CuSe/柱芳烃金属有机框架核壳材料及其应用
南通大学
姚勇; 戴煜; 汪洋; 张越; 白裔巧; 孟宇佳; 陈飞宇; 钱宜晗; 高韵涵
公开日期: 2024-06-04 申请日期: 2024-02-23 公开号: CN118126529A

6. 一种姜黄素衍生物纳米治疗剂
南通大学
汪洋; 浦甲; 杨佳文; 姚勇
公开日期: 2024-04-12 申请日期: 2023-12-29 公开号: CN117860912A

7. 一种特异性邻羟基不对称柱五芳烃功能化金纳米复合光电材料玻碳电极及其制备方法与应用
南通大学
陈婷婷; 周棋香; 卑佳丽; 蔡燕; 姚勇
公开日期: 2024-03-08 申请日期: 2023-09-25 公开号: CN117665068A

8. 一种Au@BP5修饰的多壁碳纳米管及花状溴氧化铋复合光电材料及其制备方法与应用
南通大学
王锦; 周棋香; 卑佳丽; 姚勇
公开日期: 2024-01-05 申请日期: 2023-09-25 公开号: CN117347452A

9. 一种噻吩拓展荧光柱[5]芳烃及其应用
南通大学
蔡燕; 姚勇; 钟海伯; 汪洋
公开日期: 2023-12-12 申请日期: 2023-08-04 公开号: CN117209507A

10. 一种二氧化硫气体协同氮芥抗菌织物的制备方法
南通大学
汪洋; 杨佳文; 陈婷婷; 姚勇
公开日期: 2023-12-05 申请日期: 2023-09-12 公开号: CN117166245A

11. 一种水溶性拓展柱[6]芳烃及其应用
南通大学
姚勇; 张越; 汪洋; 陈婷婷; 蔡燕
公开日期: 2023-12-01 申请日期: 2023-08-04 公开号: CN117142968A

12. 一种基于柱芳烃的尺寸选择性催化剂及其应用
南通大学
姚勇; 汪洋; 卢冰; 王锦; 丁月
公开日期: 2023-09-19 申请日期: 2022-04-20 公开号: CN114832857B

13. 二氧化硫气体与铜离子协同作用的肿瘤纳米治疗剂的制备及其应用
南通大学
汪洋; 杨佳文; 陈婷婷; 姚勇
公开日期: 2023-09-08 申请日期: 2023-03-23 公开号: CN116712457A

14. 一种荧光大环及其在硝基芳香族化合物监测中的应用
南通大学
汪洋; 姚勇; 陈婷婷; 王健; 张越
公开日期: 2023-07-25 申请日期: 2023-04-13 公开号: CN116478180A

15. 一种基于水溶性柱芳烃的纳米诊疗材料
南通大学
汪洋; 姚勇; 马龙涛; 黄钰滢; 汤若文
公开日期: 2023-06-23 申请日期: 2023-02-27 公开号: CN116283560A

16. 基于柱芳烃的谷胱甘肽响应释放二氧化硫的前药及其应用
南通大学
汪洋; 姚勇; 汤若文; 卢冰; 王锦; 丁月
公开日期: 2023-06-23 申请日期: 2023-02-01 公开号: CN116283675A

17. 一种基于柱芳烃的超分子聚合物光催化剂
南通大学
姚勇; 周友俊; 汤若文; 汪洋
公开日期: 2023-06-13 申请日期: 2023-01-10 公开号: CN116253893A

18. 一种基于柱芳烃的肿瘤靶向性光热/药物协同治疗材料
南通大学
汤若文; 汪洋; 姚勇
公开日期: 2023-05-16 申请日期: 2023-02-01 公开号: CN116120550A

19. 二氧化硫气体协同肿瘤铁死亡纳米治疗剂的制备及其应用
南通大学
汪洋; 杨佳文; 陈婷婷; 姚勇
公开日期: 2023-03-07 申请日期: 2022-11-11 公开号: CN115737837A

20. 一种均相催化异相分离的金纳米粒子
南通大学
姚勇; 汪洋; 卢冰; 王锦; 丁月
公开日期: 2022-09-30 申请日期: 2022-04-20 公开号: CN115121286A
科研项目:
1. 新型柱芳烃的设计合成及性质研究
立项时间: 2020

2. 基于有机Pt(II)配位的两亲性金属大环/笼的超分子自组装研究
立项时间: 2019-2021

项目合作

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